淺談吉牛水電站枯水期柴油發(fā)電機(jī)備用電源的應(yīng)用

付 福 全， 姜 小 琦

(四川革什扎水電開發(fā)有限責(zé)任公司，四川 丹巴 626302)

1 概 述

吉牛水電站位于四川省甘孜州丹巴縣境內(nèi)，是大金川河一級支流革什扎河水電規(guī)劃“一庫四級”開發(fā)方案中的最末一個梯級電站。電站閘址位于獨(dú)狼溝口下游0.6 km的革什扎河上，廠址位于革什扎河與大金川河交匯口附近。

電站采用攔河閘、長隧洞引水至左岸地面廠房發(fā)電，正常蓄水位高程2 378 m，總庫容 197.5萬m3。最大閘高23 m，左岸引水隧洞長22.38 km，設(shè)計水頭506.5 m，引用流量60.28 m3/s，機(jī)組為沖擊式，裝機(jī)2臺，總?cè)萘?40 MW，年發(fā)電量12.142億kW·h。

吉牛水電站主要施工標(biāo)段為：首部標(biāo)、隧洞Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ標(biāo)、調(diào)壓井標(biāo)、廠房標(biāo)、機(jī)電安裝標(biāo)。其施工供電由電力公司供電區(qū)(以下簡稱：電力供區(qū))和楊柳坪電站自己供區(qū)(以下簡稱：自供區(qū))構(gòu)成。其中電力供區(qū)負(fù)責(zé)對首部標(biāo)、隧洞Ⅰ、Ⅱ標(biāo)的供電；自供區(qū)負(fù)責(zé)對竹子溝砂石廠、業(yè)主營地、隧洞Ⅲ、Ⅳ標(biāo)、調(diào)壓井標(biāo)、廠房標(biāo)、機(jī)電安裝標(biāo)、監(jiān)理營地的供電。

因甘孜州丹巴縣地處偏遠(yuǎn)地區(qū)，施工區(qū)海拔2 000 m左右，全縣無110 kV電壓等級變電站，35 kV縣電網(wǎng)與省電網(wǎng)無聯(lián)接，全縣用電為小水電自發(fā)自供的局網(wǎng)。由于小水電數(shù)量有限且均屬徑流式電站，隨著枯水期的來臨，上網(wǎng)電站的發(fā)電量將不斷減少。每年枯水期(12月中旬～次年5月上旬)電力供區(qū)每天17∶00～21∶00為錯峰限電時段，而近年縣電網(wǎng)又沒有新投產(chǎn)電站上網(wǎng)，枯水期

時的用電緊張情況仍未改觀，錯峰限電不可避免，電力供區(qū)內(nèi)各標(biāo)段的正常施工難以保證。

自供區(qū)中楊柳坪電站兩臺機(jī)組分別于1969年、1977年投產(chǎn)發(fā)電，裝機(jī)2 775 kW，近期用電高峰負(fù)荷已達(dá)2 100 kW，逼近機(jī)組目前的最大出力2 400 kW。為確保吉牛水電站的發(fā)電目標(biāo)，公司分別與各施工單位簽定了搶發(fā)電趕工協(xié)議，隨著施工人員、設(shè)備的陸續(xù)到位，用電負(fù)荷不斷增加：①造成枯水期電力供區(qū)供電壓力的進(jìn)一步加大；②楊柳坪電站的發(fā)電量不能滿足遠(yuǎn)期自供區(qū)內(nèi)各標(biāo)段的用電需求。

2 現(xiàn)場供電情況

2.1 正常供電

吉牛水電站施工電源為10 kV，經(jīng)變壓器降壓至400 V后供給各標(biāo)施工設(shè)備用電。大雪電站和獨(dú)狼溝電站的發(fā)電機(jī)出口電壓為10.5 kV，升壓至35 kV后并入縣電網(wǎng)。電力供區(qū)的電源由大雪電站通過10 kV獨(dú)大線作為主供電源，獨(dú)狼溝電站作為第二備用電源，環(huán)網(wǎng)供電，當(dāng)主供電源故障時，可投入獨(dú)狼溝電站電源作為施工用電，自供區(qū)電源由楊柳坪電站提供。吉牛水電站施工用電情況見圖1。

2.2 枯水期供電

每年的12月中旬至次年5月為枯水期，11月份，隨著搶發(fā)電工程進(jìn)度的不斷推進(jìn)，施工設(shè)備、人員的大量增加，施工用電負(fù)荷不斷上漲。再加上枯水期來臨，電力供區(qū)供電不足；楊柳坪電站裝機(jī)容量有限，發(fā)電量在施工高峰期時也存在不足，施工供電、用電矛盾凸顯。經(jīng)匯總各參建單位計劃在枯水期擬投入的用電設(shè)備容量，分析現(xiàn)場施工工序和工藝，在保證現(xiàn)場施工正常進(jìn)行的前提下，得出枯水期時的最大用電負(fù)荷。由于吉牛水電站工地施工設(shè)備的額定電壓分別為220、380 V，選擇額定電壓400 V的柴油發(fā)電機(jī)作為備用電源；因電站地處高原(高程2 400 m左右)，市面上的柴油發(fā)電機(jī)普通型居多，考慮高原降效因素，柴油發(fā)電機(jī)效率暫按80%計算，從而得出哪些施工區(qū)需配置多大功率的柴油發(fā)電機(jī)，詳見《吉牛水電站枯水期柴油發(fā)電機(jī)配置表》(表1)中的內(nèi)容。

圖1 施工用電示意圖

表1 吉牛水電站枯水期柴油發(fā)電機(jī)配置表

3 枯水期備用電源供電措施

正常情況下，電力供區(qū)電源由大雪電站或獨(dú)狼溝電站的10 kV獨(dú)大線供給，自供區(qū)由楊柳坪電站供給。為保障工程建設(shè)的順利進(jìn)行，當(dāng)枯水期電力供區(qū)縣電網(wǎng)供電不足時，施工電源將全部由柴油發(fā)電機(jī)提供；根據(jù)搶發(fā)電要求，隨著各標(biāo)段施工單位的用電設(shè)備不斷增加，楊柳坪電站發(fā)電量不變，已不能滿足搶發(fā)電施工高峰期的用電需要，故柴油發(fā)電機(jī)的投入必不可少。

電力供區(qū)、自供區(qū)用電設(shè)備電壓均為400 V，通過10 kV架空輸電線路經(jīng)高壓計量箱后，再由降壓變降壓至400 V后供施工設(shè)備用電。各區(qū)柴油發(fā)電機(jī)備用電源方案如下。

3.1 電力供區(qū)備用電源方案

縣電網(wǎng)作為吉牛水電站施工區(qū)域內(nèi)的唯一供電電源，在電力供區(qū)枯水期錯峰限電時段，只能配置柴油發(fā)電機(jī)解決施工用電問題。

首部標(biāo)由業(yè)主租賃一臺功率為1 000 kW的柴油發(fā)電機(jī)，隧洞Ⅰ標(biāo)2#支洞、Ⅱ標(biāo)4#支洞各租賃一臺功率為800 kW的柴油發(fā)電機(jī)，用以解決限電時的施工用電問題；首部標(biāo)營地和拌和系統(tǒng)由該標(biāo)段合同內(nèi)配置的2臺250 kW的柴油發(fā)電機(jī)解決限電時辦公、生產(chǎn)用電問題；隧洞Ⅰ標(biāo)1#支洞、Ⅱ標(biāo)3#支洞由該標(biāo)段合同內(nèi)配置的2臺500 kW的柴油發(fā)電機(jī)解決限電時的施工用電問題。

電力供區(qū)限電時段，當(dāng)市電停供后，以上柴油發(fā)電機(jī)全部投入運(yùn)行，經(jīng)雙向刀閘投入柴油發(fā)電機(jī)后，供給現(xiàn)場施工電源。

3.2 自供區(qū)備用電源方案

方案一。將楊柳坪電站與大雪電站并網(wǎng)運(yùn)行， 解決自供區(qū)的施工供電。

優(yōu)點(diǎn)：在枯水期錯峰限電時段外，均能滿足自供區(qū)的施工供電要求，能夠保證施工的正常進(jìn)行且費(fèi)用最省。

缺點(diǎn)：在枯水期錯峰限電時段，將會發(fā)生電廠的電被電網(wǎng)“搶走”的情況，而電廠自供區(qū)的發(fā)電量(2 400 kW)卻得不到保證。為避免這種情況的發(fā)生，楊柳坪電站將頻繁進(jìn)行解列、停機(jī)并網(wǎng)操作，從而對電廠陳舊機(jī)組及電器設(shè)備的運(yùn)行將造成不利影響。對于電廠從電網(wǎng)解列后的發(fā)電不足(1 600 kW)部分，采取分標(biāo)分組輪流限電(同方案三部份)方式供電；停機(jī)并網(wǎng)時，會影響自供區(qū)內(nèi)的施工。

方案二。在枯水期設(shè)置柴油發(fā)電機(jī)解決楊柳坪電站發(fā)電不足部分(1 600 kW)，其中：調(diào)壓井標(biāo)由業(yè)主租賃1臺800 kW的柴油發(fā)電機(jī)，設(shè)于調(diào)壓井支洞口，發(fā)電機(jī)出口電壓為400 V，經(jīng)雙向刀閘切除楊柳坪電站來電后，再供給施工電源；隧洞Ⅲ標(biāo)5#支洞、Ⅳ標(biāo)7#支洞口由該標(biāo)段按合同要求各配置1臺600 kW的柴油發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)出口電壓為400 V，經(jīng)雙向刀閘切除楊柳坪電站來電后，再供給施工電源。

柴油發(fā)電機(jī)投入：楊柳坪電站最 高 出 力 為2 400 kW，柴油發(fā)電機(jī)效率按80%計，考慮安全裕量，當(dāng)楊柳坪電站顯示負(fù)荷逼近2 300 kW時，經(jīng)雙向刀閘切除楊柳坪電站來電后，投入5#支洞600 kW的柴油發(fā)電機(jī)；當(dāng)投入5#支洞600 kW的柴油發(fā)電機(jī)后，楊柳坪電站顯示負(fù)荷臨近2 300 kW時，雙向刀閘切除楊柳坪電站來電后，投入7#支洞600 kW的柴油發(fā)電機(jī)；當(dāng)投入5#、7#支洞共兩臺600 kW的柴油發(fā)電機(jī)后，楊柳坪電站顯示負(fù)荷再次逼近2 300 kW時，雙向刀閘切除楊柳坪電站來電后，投入調(diào)壓井標(biāo)800 kW的柴油發(fā)電機(jī)。

柴油發(fā)電機(jī)切除：楊柳坪電站最 高 出 力 為2 400 kW，柴油發(fā)電機(jī)效率按80%計，考慮安全裕量，當(dāng)楊柳坪電站負(fù)荷顯示低于1 800 kW時，停運(yùn)5#支洞600 kW的柴油發(fā)電機(jī)，經(jīng)雙向刀閘合上楊柳坪電站來電后，再供給施工電源；穩(wěn)定運(yùn)行0.5 h后，若其仍低于1 800 kW時，再停運(yùn)7#支洞600 kW的柴油發(fā)電機(jī)，經(jīng)雙向刀閘合上楊柳坪電站來電后，再供給施工電源；當(dāng)楊柳坪電站負(fù)荷顯示低于1 700 kW時，先停運(yùn)調(diào)壓井支洞口800 kW的柴油發(fā)電機(jī)，經(jīng)雙向刀閘合上楊柳坪電站來電后，再供給施工電源。

優(yōu)點(diǎn)：在枯水期的錯峰限電時段，楊柳坪電站不用頻繁進(jìn)行解列、并網(wǎng)操作，運(yùn)行簡單，能夠保證施工的正常進(jìn)行；在枯水期之外，可以由網(wǎng)上下電解決自供區(qū)的施工供電問題。

缺點(diǎn)：柴油發(fā)電機(jī)的投運(yùn)時間長，運(yùn)行成本較高。

方案三。在施工高峰期，對于電廠發(fā)電不足部分(1 600 kW)，分別對竹子溝砂石廠標(biāo)、隧洞Ⅲ、Ⅳ標(biāo)、調(diào)壓井標(biāo)、廠房標(biāo)、機(jī)電安裝標(biāo)進(jìn)行分標(biāo)分組輪流限電：①隧洞Ⅲ標(biāo)和竹子溝砂石廠標(biāo)為第一組；②Ⅳ標(biāo)和廠房標(biāo)為第二組；③調(diào)壓井標(biāo)和機(jī)電安裝標(biāo)為第三組。當(dāng)一組停電，二、三組用電；當(dāng)二組停電，一、三組用電；當(dāng)三組停電，一、二組用電。

優(yōu)點(diǎn)：節(jié)省柴油發(fā)電費(fèi)用。

缺點(diǎn)：不能保證自供區(qū)施工的正常進(jìn)行，嚴(yán)重影響吉牛水電站機(jī)組發(fā)電目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

綜合考慮以上各方案的優(yōu)、缺點(diǎn)，從確保吉牛水電站機(jī)組發(fā)電目標(biāo)和節(jié)省費(fèi)用方面出發(fā)，本電站按方案二實(shí)施，解決了自供區(qū)供電不足時的施工供電問題。

4 結(jié) 語

通過分析枯水期縣電網(wǎng)供電容量情況，統(tǒng)計了現(xiàn)場各施工標(biāo)段用電設(shè)備型號(額定電壓、容量)、數(shù)量和現(xiàn)場施工工序、用電時段，了解了各標(biāo)段單位合同內(nèi)柴油發(fā)電機(jī)容量并考慮高原降效，最終選擇了柴油發(fā)電機(jī)型號(電壓等級)、數(shù)量，通過方案比選，配置了合理容量的柴油發(fā)電機(jī)，節(jié)省了投資，解決了現(xiàn)場枯水期供電不足的施工問題，滿足了工程建設(shè)的正常進(jìn)行。筆者所述枯水期備用電源的應(yīng)用，可作為類似地區(qū)在供電不足時保障工程順利施工借鑒。

參考文獻(xiàn)：

[1] 建設(shè)工程施工現(xiàn)場供用電安全規(guī)范，GB50194-93[S].

[2] 施工現(xiàn)場臨時用電安全技術(shù)規(guī)范，JGJ46-2005[S].

[3] 自動化柴油發(fā)電機(jī)組通用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，GB12786-91[S] .

[4] 柴油發(fā)電機(jī)組國標(biāo)，ISO 8528[S].

[5] 旋轉(zhuǎn)電機(jī)基本技術(shù)要求，GB 755 (IEC 34.1/34.2)[S].

[6] 往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動的三相同步發(fā)電機(jī)通用技術(shù)條件，GB/T 15548[S]..